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故障电弧诊断技术的研究

董荣刚  
【摘要】: 故障电弧诊断技术是一项最新的用电设备及线路保护技术,它克服了传统用电保护设备对串联型电弧故障无法识别的缺点,从而可以有效地防止由于这种故障电弧可能引起的火灾事故。在配电系统中,当用电设备或线路由于某种原因而引起串联型故障电弧燃烧时,这种故障电弧会对用电设备或线路及其邻近物体产生危害,极易引起火灾或其它事故,但是,此时线路中的电流通常却小于其最大允许工作电流,因此,传统的通过电流来识别和诊断故障的保护方法将不能对这种串联型故障电弧提供有效的保护。因此,建立一种可以模拟典型串联型故障电弧的实验平台,进而实现对典型负载类型串联型故障电弧的模拟实验,从中提取能够描述典型负载类型串联型故障电弧的特征量,最终实现典型负载类型串联型故障电弧的可靠诊断和有效保护,具有极其重要的工程价值。 本研究通过对故障电弧发生器等关键部件的设计,建立起用于模拟串联型故障电弧和典型负载类型的故障电弧实验平台,其中包括典型串联故障电弧模拟实验模块,分别模拟典型的感性线性负载、开关电源类型非线性负载以及由于振动而引起的导体松弛连接情况下发生的故障电弧。通过大量的串联型故障电弧实验,提取能够描述串联型故障电弧的典型特征,进而利用小波分析理论,提出用于诊断故障电弧的方法。 此外,本文利用Stokes电弧模型实现了典型负载下串联电弧的仿真研究,由此可以获取相应的故障电弧特征,为建立故障电弧特性的诊断方法提供帮助。 通过大量实验和仿真研究,利用小波分析和能量计算方法,本文提出了一种基于故障频段能量变比的故障检测算法,实现了对典型负载下串联型故障电弧的诊断。


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